Articoli Dermoaffinità dell olio d oliva Una sempre interessante risorsa cosmetica Luigi Miori, Gabriele Rosa Areaderma mioriluigi@areaderma.it gabborosa@alice.it Parole chiave Sebo, Lipidi, Squalene, Pelle, Olio d oliva Dermal affinity of olive oil An always interesting cosmetic resource Summary Skin sebum is characterized by the presence of components that are peculiar to the most important food of the Mediterranean diet, the olive oil. Olive oil has recently been rediscovered by the cosmetic industry. Both skin sebum and olive oil have fatty acids, triglycerides, sterols and squalene in their chemical composition. A description of sebum and its components (lipid and non-lipid as well) is presented at the beginning of the article. Among them, squalene, a triterpenic hydrocarbon found also in olive oil, stands out by virtue of its properties. Several studies carried out in recent years, have demonstrated that this hydrocarbon made up of six isoprenoid units, has outstanding health benefits, both for our body and our skin, including powerful antioxidant and antiaging properties. A description of the most important olive oil fatty acids is presented in the text below. Riassunto Il sebo della pelle è caratterizzato dalla presenza di componenti comuni all alimento chiave della dieta mediterranea, quell olio d oliva riscoperto in tempi recenti in ambito cosmetico. Entrambi presentano nella loro composizione acidi grassi, trigliceridi, steroli e squalene. Verranno descritti il sebo ed i suoi componenti, lipidici e non. Tra di essi spicca lo squalene, un idrocarburo triterpenico contenuto anche nell olio d oliva. Numerosi studi svolti negli ultimi anni hanno dimostrato che questo idrocarburo composto da sei unità isopreniche possiede notevoli proprietà benefiche, sia per il nostro corpo che per la nostra pelle, tra cui si distinguono quella antiossidante e quella anti-invecchiamento. Sono inoltre descritte le proprietà dei principali acidi grassi dell olio d oliva. Introduzione Il sebo è prodotto dalle ghiandole sebacee, costituite da ghiandole acinose ramificate appartenenti al complesso pilo-sebaceo. Le cellule germinative disposte alla periferia degli acini, subendo la trasformazione sebacea, diventano esse stesse il prodotto secretivo della ghiandola. Il ciclo vitale della ghiandola sebacea comprende: la sintesi, la segregazione, l accumulo di lipidi nel citoplasma e il disfacimento cellulare. La miscela di lipidi e detriti cellulari derivata da questo processo costituisce il sebo. I lipidi prodotti nella cellula sebacea non vengono immediatamente riversati sulla superficie cutanea, ma sono trattenuti sino a quando la cellula matura non va in degenerazione; sono quindi rilasciati nel dotto sebaceo, nel canale pilo-sebaceo e infine raggiungono la superficie cutanea. Il sebo è costituito da una miscela di frazioni lipidiche rappresentate da trigliceridi, cere, squalene e, in minor misura, da colesterolo e suoi esteri con acidi grassi. 14
Acidi grassi sebacei Gli acidi grassi sintetizzati dalla ghiandola sebacea rappresentano la base per la costruzione di tutte le frazioni lipidiche del sebo, ad eccezione dello squalene e del colesterolo libero. Il precursore è costituito dal glucosio, che fornisce l acetil-coa indispensabile per la biosintesi delle catene a numero pari di atomi di C. Le catene a numero dispari derivano invece dal propionil-coa, generato sia dalla beta-ossidazione degli acidi grassi a catena dispari, sia dall ossidazione di aminoacidi, quali leucina, valina e metionina. I processi di neoformazione e allungamento delle catene degli acidi grassi sono prevalentemente basati sulla sintesi ex-novo o extramitocondriale: il sistema acido grasso sintetasi della frazione solubile del citoplasma catalizza una serie di reazioni in cui, ad esempio, una molecola di acetil-coa e 7 molecole di malonil-coa si condensano per formare una molecola di acido palmitico (C16:0). Il coenzima richiesto è il NADPH (nicotinammide adenin dinucleotide fosfato ridotto). Le catene possono essere allungate sino a 24-28 atomi di carbonio mediante l aggiunta di unità bicarboniose (2C). Il meccanismo della sebogenesi è adattativo, dal momento che la ghiandola sebacea può usufruire di precursori disponibili diversi dal glucosio, quali lattato, piruvato, aminoacidi, acidi grassi liberi, acidi bicarbossilici a catena corta. In tali condizioni, oltre al sistema extramitocondriale, anche quello mitocondriale e microsomiale intervengono nei meccanismi di biosintesi e di allungamento delle catene carboniose. Accanto agli acidi grassi che si osservano normalmente nei fluidi e nei tessuti biologici, costituiti essenzialmente da acidi grassi saturi con catene lineari a 16 e 18 atomi di carbonio e da acidi grassi insaturi con livello di insaturazione di tipo Δ9, cioè il doppio legame in posizione 9-10, sono presenti nel sebo acidi grassi di raro riscontro in natura, quali acidi grassi ramificati con uno o più gruppi metilici in posizioni diverse, acidi grassi monoinsaturi del tipo Δ6, cioè con il doppio legame in posizione 6-7 e acidi grassi di insaturi del tipo Δ5-8. Frazioni lipidiche del sebo All interno della ghiandola sebacea, gli acidi grassi neosintetizzati vanno incontro a trasformazioni enzimatiche dando luogo a trigliceridi, cere ed esteri del colesterolo. Questi composti, insieme allo squalene e al colesterolo libero, costituiscono le frazioni lipidiche del sebo. Squalene e cere da sole rappresentano il 35-40% del sebo (Fig 1). Figura 1 Le frazioni in rilievo sono quelle normalmente presenti nel sebo Trigliceridi, digliceridi e monogliceridi I trigliceridi, che rappresentano circa il 60% dei lipidi totali del sebo neoformato, sono prodotti dall esterificazione degli acidi grassi sebacei con il glicerolo. Nei digliceridi, una molecola di glicerolo è esterificata con due molecole di acidi grassi sebacei, che possono occupare le posizioni 1-2, 2-3 e 1-3 del glicerolo. I monogliceridi hanno un solo acido grasso sebaceo esterificato in una delle tre posizioni del glicerolo. È interessante notare che solo l uomo, tra i mammiferi, ha nei suoi lipidi superficiali cutanei una così alta percentuale di trigliceridi, tanto che si può, a ragione, parlare di sebo di tipo triglicerico. Occorre ricordare che, già nel dotto della ghiandola sebacea e poi sulla superficie cutanea, una quota di trigliceridi subisce l attività lipolitica della lipasi di origine prevalentemente batterica e/o fungina; una frazione variabile da individuo a individuo viene idrolizzata dapprima a digliceridi, poi a monogliceridi e infine ad acidi grassi liberi e glicerolo. Insieme ai trigliceridi, si trovano infatti sulla superficie cutanea, acidi grassi liberi, di-gliceridi e monogliceridi (3). Cere riduzione alcoli Cere alfa-idrossi acidi + acidi grassi + alcoli riduzione diesteri di tipo 1 1,2-alcandioli diesteri di tipo 2 + acidi grassi Acidi grassi liberi glicerolo Trigliceridi lipasi Digliceridi (1,3-1,2-2,3) Monogliceridi Acidi grassi liberi Acetil-CoA Le cere sono monoesteri di acidi grassi sebacei e di alcoli sebacei a catena lunga: costituiscono circa il 25% dei lipidi superficiali cutanei e diffondono sulla pelle in stato semisolido. acido mevalonico geranil-pirofosfato farnesil-pirofosfato Squalene Colesterolo Esteri del colesterolo 2014 15
Dermoaffinità dell olio d oliva 16 2014 Gli acidi grassi delle cere hanno una lunghezza di catena inferiore e un livello d insaturazione maggiore rispetto a quelli riscontrati nei trigliceridi. Squalene, colesterolo e suoi esteri Lo squalene è un idrocarburo triterpenoide a 30 atomi di carbonio (C 30 H 50 ) altamente insaturo per la presenza di 6 doppi legami, che viene accumulato in buona percentuale nella ghiandola sebacea (circa il 12% dei lipidi superficiali). È presente, in buona concentrazione, nella porzione insaponificabile dell olio d oliva, mentre non si rinviene, se non in tracce, in tessuti e fluidi animali, ad eccezione del fegato degli squali, in quanto viene normalmente convertito in colesterolo. Il colesterolo, libero o esterificato con acidi grassi sia sebacei che non, si ritrova solo in piccola percentuale nel sebo umano (1-2%). Il colesterolo rappresenta verosimilmente un lipide di struttura delle membrane cellulari liberatosi durante il disfacimento delle cellule sebacee. Le membrane forniscono probabilmente anche alcuni acidi grassi caratteristici dei tessuti e del sangue, quali gli acidi oleico e linoleico. Come detto in precedenza, i lipidi e i detriti cellulari derivati dal processo sebaceo vengono riversati, attraverso il dotto escretore della ghiandola e il dotto pilo-sebaceo, sulla superficie cutanea, dove vanno a miscelarsi con i lipidi strutturali derivati dal disfacimento dei cheratinociti durante l ultima fase del processo di cheratinizzazione. Nei lipidi che rivestono la superficie cutanea (skin surface lipids, SSL), le classi caratteristiche del sebo sono le cere e lo squalene. Il colesterolo e i suoi esteri con gli acidi grassi sono di origine sia sebacea che epidermica. Durante il passaggio attraverso l infundibulo pilo-sebaceo e sulla superficie cutanea, i trigliceridi vengono in parte idrolizzati da enzimi lipolitici di provenienza prevalentemente batterica cosicché, nei lipidi di rivestimento della cute, si ritrovano anche gliceridi, monogliceridi e acidi grassi liberi, sia di origine epidermica che sebacea. mg/cm 2 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Squalene, M La quantità e la relativa proporzione del sebo e dei grassi epidermici variano distrettualmente in rapporto alla maggiore o minore densità delle ghiandole sebacee e, globalmente, in rapporto allo stato funzionale delle ghiandole sebacee stesse. Se si esamina la fronte ad esempio, dove sono state contate circa 900 ghiandole per cm 2, la componente sebacea è di gran lunga prevalente rispetto a quella epidermica (98-99% vs 2-1%), mentre si riduce nell avambraccio, dove le ghiandole sebacee risultano essere circa 50 per cm 2. Nelle regioni palmari o plantari, prive di ghiandole sebacee, la composizione lipidica riflette essenzialmente la sua origine epidermica. Va comunque considerato che non è possibile correlare strettamente la quantità di sebo rilevabile in una determinata area con il numero delle ghiandole sebacee presenti, in quanto il sebo fluisce continuamente, attraverso lo strato corneo, da zone più ricche ad aree meno ricche in ghiandole sebacee (3). Se, in una determinata area cutanea ricca in ghiandole sebacee, si studiano i livelli di accumulo dei lipidi superficiali in gruppi di individui di diverse fasce di età, si ottiene una curva che, ridotta nei primi anni di vita, inizia a crescere nella fanciullezza, raggiunge un massimo e resta stabile nella maturità e decresce con l invecchiamento, tornando ai livelli della pubertà (Fig 2). La determinazione qualitativa e quantitativa delle differenti classi lipidiche mette in evidenza che i livelli di accumulo sono strettamente legati ai lipidi sebacei, in particolare alle frazioni cere e squalene e, pertanto, la loro variabilità è in diretto rapporto col grado di attività funzionale della ghiandola sebacea. Ma anche gli acidi grassi subiscono variazioni con l età. Gli acidi grassi insaturi lineari e ramificati sono significativamente ridotti nei Squalene, F Cere, M Cere, F Lipidi tot., M Lipidi tot., F 10-14 26-35 46-55 Età (anni) >70 >80 Figura 2 Livelli di accumulo nelle 24 ore dei lipidi della superficie cutanea (porzione clavicolare del petto) secondo età e sesso
Dermoaffinità dell olio d oliva gruppi di età estremi (6-10 e 60-85 anni) rispetto agli altri gruppi, mentre aumentano significativamente gli acidi grassi saturi) (Tab 1). Lo sviluppo e l attività secretoria della ghiandola sebacea, nell uomo, sono influenzati da fattori ormonali. In particolare lo studio dei livelli di escrezione sebacea nei due sessi e in rapporto all età ha chiaramente dimostrato una diretta dipendenza dagli ormoni androgeni. Già nella Range di età e gruppi vita fetale, la secrezione sebacea è più alta nel maschio che nella femmina. Questa analisi mostra, nel maschio, una maggiore proporzione di lipidi sebacei, confermando l influenza degli ormoni androgeni fetali sullo sviluppo e l attività delle ghiandole sebacee. Acidi grassi lineari (%) ramificati (%) saturi monoinsaturi diinsaturi saturi monoinsaturi 6-10 anni (A) 52,4 ± 5,3** 31,6 ± 5,2** 1,8 ± 0,4** 12,1 ± 2,2 2,1 ± 0,4** 15-20 anni (B) 45,2 ± 3,2 37,2 ± 4,0 2,4 ± 0,3 12,4 ± 1,6 2,8 ± 0,5 21-44 anni (C) 44,3 ± 4,0 38,3 ± 3,7 2,7 ± 0,3 11,7 ± 0,8 3,0 ± 0,4 45-60 anni (D) 45,8 ± 5,3 35,8 ± 4,9 2,2 ± 0,5 13,6 ± 2,5 2,6 ± 0,3 65-80 anni (E) 53,8 ± 6,4 30,6 ± 4,1** 2,1 ± 0,3** 11,5 ± 3,0 2,0 ± 0,5** Tabella 1 Variazione con l età degli acidi grassi della frazione triglicerica; ogni risultato è la media di venti determinazioni ± DS Frazione saponificabile (99%) Frazione insaponificabile (1%) componenti minori Composizione in acidi grassi dell olio di oliva Acido palmitico 7,2-20% Acido palmitoleico 0,30-3,5% Olio d oliva L olio d oliva è un lipide liquido a temperatura ambiente, ottenuto da frantumazione e spremitura del frutto maturo dell olivo. Dal punto di vista dei costituenti chimici, l olio è formato da una miscela di trigliceridi, (98-99%), definita frazione saponificabile, ed una rimanente parte (1-2%) di composti che formano la frazione insaponificabile (Tab 2). La frazione saponificabile dell olio d oliva è la componente formata da sostanze trigliceridi, costituite da glicerolo esterificato con acidi grassi. Tra gli acidi grassi quello presente in maggior quantità è l acido oleico (55-80%), un acido grasso monoinsaturo la cui presenza abbondante rappresenta il motivo del perfetto equilibrio tra stabilità e proprietà salutistiche tipiche dell olio d oliva. L acido oleico è infatti un acido grasso monoinsaturo, ossia nella sua molecola è presente un solo doppio legame: questa caratteristica lo eleva dal punto di vista nutrizionale rispetto agli acidi grassi saturi, contenuti invece in altri oli vegetali (cocco, palma) e negli oli idrogenati. Inoltre, la presenza di una sola insaturazione mantiene l olio d oliva più stabile all irrancidimento rispetto ad altri oli vegetali più ricchi di acidi grassi die tri-insaturi e gli conferisce un punto di fumo (la temperatura a cui l olio riscaldato comincia a decomporsi alterando la propria struttura molecolare e formando acroleina, tossica e cancerogena) più alto (2). L acido oleico è quindi usato nell elaborazione di formulazioni topiche come eccipiente di emulsioni, grazie alla sua capacità di reagire Acido stearico 0,5-5,0% Acido oleico 55,0-83% Acido linoleico 3,2-21% Aicdo linolenico 0,0-1,5 Componenti minori dell olio di oliva Tocoferoli (a-tocoferolo 90%) Composti fenolici Steroli Squalene b-carotene Alcoli terpenici Fosfolipidi Sostanze coloranti Sostanze aromatiche (fenoli, acidi fenolici, polifenoli) (b-sitosterolo) (cicloartenolo) (fosfatidilcolina e fosfatidiletanolamina) (carotenoidi, clorofilla) Tabella 2 Composizione dell olio d oliva con gli alcali formando dei saponi con proprietà emollienti. Esso può inoltre agire come potenziatore dell assorbimento percutaneo di numerose sostanze, poiché induce la rottura della struttura lipidica dello strato corneo, permettendo la permeazione della sostanza (1). All acido oleico si affianca una certa quota di acidi grassi polinsaturi come l acido linoleico (due insaturazioni) e linolenico (tre insaturazioni), anch essi importanti a livello nutrizionale ed epidermico; prevengono infatti disturbi della pelle come eczemi, acne, psoriasi e pelle secca. La frazione insaponificabile, cioè la parte delle sostanze che non subisce alcuna alterazione se sottoposta all azione di alcali concentrati, 2014 17
Dermoaffinità dell olio d oliva rappresenta l 1-2% del totale; comprende circa 220 sostanze, alcune delle quali dotate di valore terapeutico e nutrizionale (alcoli e steroli); altre rappresentano la parte principale della nota aromatica (profumi e sapori) dell olio (polifenoli), e altre ancora (tocoferoli e polifenoli) sono efficaci antiossidanti naturali in grado di conferire al prodotto resistenza all invecchiamento e all irrancidimento. Le principali classi di sostanze presenti nella frazione insaponificabile sono: idrocarburi (50-60%), tra cui squalene, terpeni e politerpeni; alcoli superiori alifatici e triterpenici (20-35%); steroli (2-3%); polifenoli (18-37%); vitamine liposolubili, cioè tocoferoli (2-3%) e pigmenti colorati, ovvero carotenoidi e clorofilla. In particolare, l olio di oliva si distingue dagli oli di semi perché contiene una maggior quantità di squalene all interno della frazione insaponificabile. Il contenuto molto simile di squalene nel sebo umano e nell olio di oliva rende quest ultimo un ottimo ingrediente naturale per prodotti biocosmetici. Numerosi studi hanno dimostrato la grande varietà di utilizzo di questo composto in ambito dermocosmetico. La struttura chimica dello squalene è C 30 H 50 (Fig 3); la molecola è costituita da 30 atomi di carbonio e 6 doppi legami o insaturazioni (chiamate gruppi isoprenici). Per la sua struttura caratterizzata da doppio legame unito a un gruppo CH 3, l unità isoprenica ha un forte e naturale effetto antiossidante. Lo squalene protegge le membrane degli organelli cellulari e citoplasmatici dallo stress ossidativo, penetrando negli strati più profondi della pelle e riformando il film idrolipidico, indebolito da raggi solari e detergenti. Le biomembrane sono molto vulnerabili ai danni causati dai radicali liberi, specialmente nella fascia idrofobica Figura 3 Struttura chimica dello squalene compresa tra i due strati lipidici. Lo squalene si accumula nella fascia idrofobica intermembrana tra i due strati lipidici e lì esplica la sua funzione antiossidante, catturando i radicali liberi. Con il passare dell età però, diminuisce la secrezione di sebo e anche la concentrazione di squalene per cui, nella cute dell anziano, viene a mancare l effetto protettivo antiossidante svolto da questa molecola (5). La letteratura scientifica riconosce lo squalene come un ottimo fattore per il sistema immunitario, essendo uno stimolante dei macrofagi. È stato anche scoperto che due precursori dello squalene (geranil e farnesil) influenzano la sintesi e la secrezione di citochine, molecole che regolano la risposta immunitaria. Conclusioni L olio d oliva possiede quindi una specifica composizione molto simile al sebo cutaneo e, in tale prospettiva, manifesta una naturale affinità con lo strato lipidico della pelle. Per questa ragione l olio d oliva è utilizzato come agente protettivo cutaneo e come ingrediente di preparazioni cosmetiche, in particolare di quelle studiate per il corpo, poiché combina l azione emolliente, ammorbidendo la pelle, con quella nutriente, reintegrando il sebo cutaneo. Ha inoltre attività anti-disidratante e protettiva, poiché tiene uniti i corneociti e rende la cute più resistente, ed antiossidante per la presenza degli acidi grassi di- e tri-insaturi, nonché di polifenoli, clorofilla, fitosteroli e carotenoidi nella frazione insaponificabile. Grazie a tutti questi preziosi costituenti, l olio d oliva contribuisce a bloccare l attività dei radicali liberi, i maggiori responsabili dell invecchiamento delle cellule, e a ridurre la secchezza delle mucose, risultando pertanto un rimedio protettivo nei confronti dell azione dannosa di smog, fumo e freddo (4). Tutte queste caratteristiche salutistiche e dermoaffini spiegano il motivo per cui la dermocosmesi moderna stia riscoprendo l olio d oliva per la cura della pelle, ridando valore a un prodotto così ricco di sostanze benefiche e principi attivi. Bibliografia 1 M.A. Ruiz, J.L. Arias (2010) Skin creams made with olive oil, dal testo Olives and olive oil in health and disease prevention Academic Press 2 L. Rigano (2009) Derivati da olio d oliva come veicoli polifunzionali Cosmet Technol 12(3) 17-23 3 S. Passi, O. De Pita, P. Puddu (2002) Biochimica dei lipidi cutanei (Edizione fuori commercio riservata ai medici) 4 D. Badiu, R. Luque (2010) Effect of olive oil on the skin, dal testo Olives and olive oil in health and disease prevention Academic Press 5 A.R. Ronco, E. De Stefani (2013) Squalene: a multi-task link in the crossroads of cancer and aging Journal of Food Science Publisher Functional Foods in Health and Desease 3(12) 462-476 18 2014